JP2018205062A - Method for evaluation and evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、岩盤を評価する評価方法及び評価システムに関する。 The present invention relates to an evaluation method and an evaluation system for evaluating a rock mass.
岩盤は、空気及び水に長い間さらされることにより徐々に風化する。例えば、トンネルの掘削においては、トンネルの切羽の風化度を評価することが求められる。この切羽等の岩盤の評価方法及び評価システムについては、従来から種々のものが知られている。特開２００２−９９８９５号公報には、トンネルの切羽面等を撮影するデジタルカメラと、デジタルカメラが撮影した画像に対して画像処理を行う画像データ処理装置とを備えた地質情報解析装置が記載されている。 The rock is gradually weathered by prolonged exposure to air and water. For example, in tunnel excavation, it is required to evaluate the weathering degree of the face of the tunnel. Various methods and systems for evaluating the rock such as the face have been known. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-99895 describes a geological information analysis apparatus including a digital camera that captures a face of a tunnel and the like, and an image data processing apparatus that performs image processing on an image captured by the digital camera. ing.
地質情報解析装置では、デジタルカメラが撮影した画像を複数のサンプルウインドウに分割し、各サンプリングウインドウを構成する画素のそれぞれから色ベクトル及び明度値を取得する。画素のそれぞれから取得した色ベクトル及び明度値から各サンプリングウインドウの色ベクトル及び明度値の分布を作成する。この色ベクトル及び明度値の分布が、経験により蓄積されている各種データと比較されることにより、切羽面の岩種又は風化度等が判別される。 In the geological information analysis apparatus, an image captured by a digital camera is divided into a plurality of sample windows, and a color vector and a brightness value are acquired from each of the pixels constituting each sampling window. A color vector and brightness value distribution of each sampling window is created from the color vector and brightness value acquired from each pixel. The distribution of the color vector and the brightness value is compared with various data accumulated through experience, whereby the rock type or weathering degree of the face is discriminated.
特許第２９９６８３６号公報には、トンネルの切羽の画像解析を行って岩種及び岩級を識別する方法が記載されている。この方法では、切羽のカラー画像を取得して、当該カラー画像のＲＧＢの原色信号を輝度信号及び色差信号に変換する。色差信号から色ベクトルを求めると共に、色相の分布を色角度に表し、各画素の色ベクトルを置換して特徴色とすることにより、色相の違いから岩種及び岩級を識別する。 Japanese Patent No. 2999683 describes a method of identifying rock types and rock grades by performing image analysis of the face of a tunnel. In this method, a color image of a face is acquired, and RGB primary color signals of the color image are converted into a luminance signal and a color difference signal. The color vector is obtained from the color difference signal, the hue distribution is expressed in the color angle, and the color vector of each pixel is replaced with the characteristic color to identify the rock type and the rock grade from the difference in hue.
前述した地質情報解析装置、並びに岩種及び岩級を識別する方法では、カメラによって撮影されたカメラ画像から、岩盤の風化等による岩盤の変質の度合いを算出している。しかしながら、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出する場合、カメラ画像の明度及び色度のうち、明度（Ｌ値）が画像撮影時の明るさに影響する。すなわち、カメラの周辺に位置する照明等の明るさに応じてカメラ画像の明度が変動する。このため、カメラ画像から岩盤の変質の度合いを算出すると、明度の影響を受けたデータが得られることになるので、算出する変質の度合の精度が低下する。特に、岩盤の熱水変質を受けている箇所の評価を行う場合には、岩盤が白色に近い色であることがあるため、周囲の明るさの影響を受けやすい傾向にある。従って、カメラ画像から変質の度合を算出する場合には、算出した変質の度合と実際の変質の進行度との間に乖離が生じやすいという問題がある。 In the above-described geological information analysis apparatus and the method for identifying the rock type and rock grade, the degree of alteration of the rock mass due to the weathering of the rock mass is calculated from the camera image taken by the camera. However, when calculating the degree of bedrock alteration from the camera image, the brightness (L value) of the brightness and chromaticity of the camera image affects the brightness at the time of image capture. In other words, the brightness of the camera image varies according to the brightness of illumination or the like located around the camera. For this reason, if the degree of alteration of the rock mass is calculated from the camera image, data affected by the brightness is obtained, so the accuracy of the degree of alteration to be calculated is reduced. In particular, when evaluating a location subjected to hydrothermal alteration of the rock mass, the rock mass may be a color close to white, and therefore, it tends to be easily affected by ambient brightness. Therefore, when the degree of alteration is calculated from the camera image, there is a problem that a divergence is likely to occur between the calculated degree of alteration and the actual degree of alteration.
本発明は、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる評価方法及び評価システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the evaluation method and evaluation system which can acquire the progress of the alteration of a rock mass with high precision.
本発明に係る評価方法は、岩盤を評価する評価方法であって、岩盤をカメラで撮影して岩盤のカメラ画像を取得する工程と、岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する工程と、カメラ画像の赤みを示すａ値、カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する工程と、を備える。 The evaluation method according to the present invention is an evaluation method for evaluating a rock mass, the step of photographing the rock mass with a camera to obtain a camera image of the rock mass, and a laser beam from the laser scanner to irradiate the rock mass with a laser scanner. A step of obtaining the reflection intensity of light, and a step of calculating the degree of alteration of the rock mass from the a value indicating redness of the camera image, the b value indicating yellowness of the camera image, and the reflection intensity.
本発明に係る評価方法では、カメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナから岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得する。この評価方法では、レーザ光の反射強度、カメラ画像の赤みを示すａ値、及びカメラ画像の黄色みを示すｂ値から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度（Ｌ値）に代えて、レーザ光の反射強度を用いている。レーザ光の反射強度は、カメラの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光の反射強度を取得することにより、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation method according to the present invention, the camera image is acquired, and the laser beam is irradiated from the laser scanner to the rock mass to obtain the reflection intensity of the laser beam from the rock mass. In this evaluation method, the degree of alteration of the rock mass is calculated from the reflection intensity of the laser light, the a value indicating redness of the camera image, and the b value indicating yellowness of the camera image. Therefore, when calculating the degree of alteration, the reflection intensity of the laser beam is used instead of the lightness (L value). The reflection intensity of the laser light is not affected by the brightness of illumination or the like located around the camera. Therefore, the influence of the brightness around the camera can be eliminated by acquiring the reflection intensity of the laser beam instead of the brightness. Therefore, since it is possible to prevent the influence of the brightness, the information on the degree of alteration from which the influence of the brightness is eliminated can be acquired with high accuracy.
また、前述した評価方法は、レーザスキャナに隣接して配置された複数の視準部材を視準することにより、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標を定める工程を備えてもよい。この場合、定めた絶対座標を基に、岩盤における反射強度の分布を取得することができる。従って、岩盤からの反射強度を情報を十分に取得することができるので、岩盤の変質度を高精度に算出することができる。 The evaluation method described above may include a step of determining absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin by collimating a plurality of collimating members arranged adjacent to the laser scanner. In this case, the distribution of the reflection intensity in the rock can be acquired based on the determined absolute coordinates. Therefore, since the information on the reflection intensity from the rock mass can be sufficiently obtained, the alteration degree of the rock mass can be calculated with high accuracy.
また、前述した評価方法は、反射強度を取得する工程の後に、岩盤の反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備えてもよい。この場合、岩盤の複数の箇所における反射強度の情報を複数の画像として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。 The evaluation method described above may include a step of generating a geological development map by arranging a plurality of images indicating the distribution of the reflection strength of the rock after the step of acquiring the reflection strength. In this case, since the information on the reflection intensity at a plurality of locations on the rock can be acquired as a plurality of images, the data on the reflection intensity can be displayed in a manner that makes it easier to grasp.
また、岩盤の変質度を算出する工程は、ａ値及びｂ値からカメラ画像の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第１重み付け係数の積、並びに、点数化した反射強度、及び第２重み付け係数の積から変質度を算出する工程と、を備えてもよい。この場合、点数化した色度、及び点数化した反射強度の重み付けを行うことができる。すなわち、第１重み付け係数及び第２重み付け係数を備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。例えば、熱水変質を受けている箇所を評価する場合には、第２重み付け係数を大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けた岩盤を評価する場合には、第１重み付け係数を大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、岩盤の岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 The step of calculating the degree of alteration of the rock mass includes the step of scoring the chromaticity of the camera image from the a value and the b value, the step of scoring the reflection intensity, the scored chromaticity, and the first weighting coefficient. And the step of calculating the degree of alteration from the product of the scored reflection intensity and the second weighting coefficient. In this case, weighting of the chromaticity scored and the reflected intensity scored can be performed. That is, by providing the first weighting coefficient and the second weighting coefficient, it is possible to set which of chromaticity and reflection intensity is prioritized. For example, when evaluating a location that has undergone hydrothermal alteration, the second weighting factor can be increased to increase the effect of reflection intensity, and when evaluating a reddish rock mass near the ground surface The influence of chromaticity can be increased by increasing the first weighting coefficient. Therefore, since weighting can be changed according to the rock type and the method of alteration, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.
また、前述した評価方法は、レーザスキャナの位置を原点とした絶対座標をカメラ画像に紐付ける工程を備えてもよい。この場合、カメラ画像の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像と反射強度とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 Further, the evaluation method described above may include a step of associating absolute coordinates with the position of the laser scanner as the origin to the camera image. In this case, the coordinates of the camera image and the reflection intensity can be made common by associating the coordinates of the camera image with the absolute coordinates. Therefore, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.
本発明に係る評価システムは、岩盤を評価する評価システムであって、岩盤を撮影して岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、岩盤にレーザ光を照射して岩盤からのレーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、カメラ画像の赤みを示すａ値、カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び反射強度から岩盤の変質度を算出する算出部と、を備える。 An evaluation system according to the present invention is an evaluation system for evaluating a rock mass, and a camera that captures the rock mass and acquires a camera image of the rock mass, and a laser beam is irradiated on the rock mass to determine the reflection intensity of the laser beam from the rock mass. A laser scanner to be acquired; and a calculation unit that calculates the alteration level of the rock mass from the a value indicating redness of the camera image, the b value indicating yellowness of the camera image, and the reflection intensity.
本発明に係る評価システムでは、カメラが岩盤のカメラ画像を取得すると共に、レーザスキャナが岩盤にレーザ光を照射してレーザ光の反射強度を取得する。そして、当該反射強度、カメラ画像の赤みを示すａ値、及びカメラ画像の黄色みを示すｂ値、から岩盤の変質度を算出する。よって、変質度の算出において、カメラ画像の明度に代えてレーザ光の反射強度を用いるので、カメラ周辺の明るさの影響を排除することができる。従って、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation system according to the present invention, the camera acquires a camera image of the rock mass, and the laser scanner irradiates the rock mass with laser light to acquire the reflection intensity of the laser light. Then, the degree of alteration of the rock mass is calculated from the reflection intensity, the a value indicating the redness of the camera image, and the b value indicating the yellowness of the camera image. Therefore, in the calculation of the degree of alteration, since the reflection intensity of the laser beam is used instead of the brightness of the camera image, the influence of the brightness around the camera can be eliminated. Accordingly, since it is possible to prevent the influence of the brightness, the information on the degree of alteration from which the influence of the brightness is eliminated can be obtained with high accuracy.
本発明によれば、岩盤の変質の進行度を高精度に取得することができる。 According to the present invention, it is possible to acquire the progress of alteration of the rock mass with high accuracy.
以下では、図面を参照しながら本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of a rock mass evaluation method and an evaluation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る岩盤の評価システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る評価システム１を示すブロック図であり、図２は、評価システム１が対象とする岩盤であるトンネル切羽Ｔを示す図である。トンネル切羽Ｔの岩種及び変質の仕方は、場所等によって様々である。
(First embodiment)
First, the rock evaluation system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating an evaluation system 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a tunnel face T that is a bedrock targeted by the evaluation system 1. The rock type of the tunnel face T and the method of alteration vary depending on the location.
本実施形態に係る評価システム１は、岩盤の変質を評価する。本明細書において、「岩盤の変質」は、岩盤が風化することを含んでおり、具体的には、地下から噴出した高温の地下水により岩盤が劣化する現象、及び劣化した岩盤そのものを含んでいる。一方、「風化」は、地表水、及び地表からの浸透水によって岩盤が劣化する現象、並びに劣化した岩盤そのものを含んでいる。風化の現象は、例えば、物理的風化と化学的風化に分類される。本実施形態において、評価システム１は、例えば、岩盤の化学的風化を評価する。 The evaluation system 1 according to the present embodiment evaluates alteration of the rock mass. In this specification, “rocking alteration” includes weathering of the rock, and specifically includes a phenomenon that the rock is deteriorated by high-temperature groundwater ejected from the underground, and the deteriorated rock itself. . On the other hand, “weathering” includes surface water, a phenomenon in which the rock mass is deteriorated by permeated water from the ground surface, and the deteriorated rock mass itself. The phenomenon of weathering is classified into, for example, physical weathering and chemical weathering. In this embodiment, the evaluation system 1 evaluates chemical weathering of a rock mass, for example.
トンネル切羽Ｔは、例えば、岩盤に形成された孔に爆薬が装填されて***されることによって形成される。トンネル切羽Ｔは、空気及び水に長年さらされることによって変質する。例えば、地表面近くのトンネル切羽Ｔでは、変質の進行に伴って岩盤の色彩が赤褐色又は黄褐色に変化する。一方、熱水変質を受けているトンネル切羽Ｔ等では、変質の進行に伴って岩盤の色彩が白色又は緑色に変化することがある。 The tunnel face T is formed, for example, by loading an explosive in a hole formed in a rock and blasting it. The tunnel face T is altered by being exposed to air and water for many years. For example, in the tunnel face T near the ground surface, the color of the rock changes to reddish brown or tan as the alteration progresses. On the other hand, in the tunnel face T or the like that has undergone hydrothermal alteration, the color of the bedrock may change to white or green as the alteration progresses.
トンネル切羽Ｔにおいて建設されるトンネルの安定性は、前述した岩盤の変質度の影響を受ける。従って、岩盤の変質度を把握して管理するためにトンネル切羽Ｔの適切な評価を行うことは、トンネルの工事等を行うにあたり重要である。本明細書において、「変質度」とは、岩盤における変質の進行度合いを示している。「変質度」が高いほど変質が進行していることを意味し、「変質度」が低いほど変質が進行していないことを意味する。本実施形態では、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する岩盤の評価システム１について説明する。 The stability of the tunnel constructed at the tunnel face T is affected by the degree of alteration of the rock mass described above. Therefore, it is important for tunnel construction and the like to appropriately evaluate the tunnel face T in order to grasp and manage the degree of alteration of the rock mass. In the present specification, the “degree of alteration” indicates the degree of progress of alteration in the rock. The higher the “degree of alteration” means that the alteration has progressed, and the lower the “degree of alteration” means that the alteration has not progressed. In the present embodiment, a rock mass evaluation system 1 for calculating the degree of alteration of the tunnel face T will be described.
評価システム１は、例えば、トンネル切羽Ｔの変質度を算出すると共に、算出した変質度を表示することにより、トンネル切羽Ｔの現場作業者及び地質技術者の支援を行う。従来は、現場作業者等の経験や技量に基づいてトンネル切羽の変質度を確認していたため、得られる変質度の精度にばらつきがあるという問題があった。しかしながら、評価システム１は、自動的に変質度を算出及び表示するため、現場作業者の経験等にかかわらず高精度に変質度を算出することが可能である。 For example, the evaluation system 1 calculates the degree of alteration of the tunnel face T and displays the calculated degree of change to support the field worker and the geotechnical engineer of the tunnel face T. Conventionally, since the degree of alteration of the tunnel face has been confirmed based on the experience and skill of field workers, there has been a problem that the accuracy of the degree of alteration obtained varies. However, since the evaluation system 1 automatically calculates and displays the degree of alteration, it is possible to calculate the degree of alteration with high accuracy regardless of the field worker's experience.
評価システム１は、トンネル切羽Ｔを撮影するカメラ２と、トンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する３Ｄスキャナ１０と、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する算出部２０と、トンネル切羽Ｔの変質度を表示する表示部３０と、を備える。 The evaluation system 1 includes a camera 2 that captures the tunnel face T, a 3D scanner 10 that acquires the reflection intensity of the laser light L from the tunnel face T, a calculation unit 20 that calculates the degree of alteration of the tunnel face T, and the tunnel face. And a display unit 30 for displaying the degree of alteration of T.
カメラ２は、例えば、タブレット端末に搭載されたカメラである。また、カメラ２は、デジタルカメラであってもよい。カメラ２は、トンネル切羽Ｔの撮影画像のデジタルデータを取得する。カメラ２としては、種々のものを用いることができる。カメラ２は、トンネル切羽Ｔの色度を取得するカメラであればよい。カメラ２は、撮影したトンネル切羽Ｔの画像を算出部２０に出力する。カメラ２は、銀塩写真を撮影するカメラであってもよく、この場合、スキャナによって画像が読み込まれて当該画像が算出部２０に出力される。 The camera 2 is a camera mounted on a tablet terminal, for example. The camera 2 may be a digital camera. The camera 2 acquires digital data of a captured image of the tunnel face T. Various cameras 2 can be used. The camera 2 may be any camera that acquires the chromaticity of the tunnel face T. The camera 2 outputs the captured image of the tunnel face T to the calculation unit 20. The camera 2 may be a camera that takes a silver halide photograph. In this case, an image is read by a scanner and the image is output to the calculation unit 20.
３Ｄスキャナ１０は、トンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射する。３Ｄスキャナ１０はレーザスキャナ１１を備えており、レーザスキャナ１１はトンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する。３Ｄスキャナ１０は、例えば、水準儀を備えていてもよく、この場合、レーザスキャナ１１の水平度を確保することが可能となる。レーザスキャナ１１は、例えば、２次元レーザスキャナである。レーザスキャナ１１は、トンネル切羽Ｔに対して平面的にレーザ光Ｌを照射する。すなわち、レーザスキャナ１１が１回レーザ光Ｌをトンネル切羽Ｔに照射すると、レーザ光Ｌは平面に沿って照射される。このため、トンネル切羽Ｔからは２次元的な反射強度のデータが得られる。 The 3D scanner 10 irradiates the tunnel face T with the laser light L. The 3D scanner 10 includes a laser scanner 11, and the laser scanner 11 acquires the reflection intensity of the laser light L from the tunnel face T. For example, the 3D scanner 10 may be provided with a level, and in this case, the level of the laser scanner 11 can be ensured. The laser scanner 11 is a two-dimensional laser scanner, for example. The laser scanner 11 irradiates the tunnel face T with the laser beam L in a plane. That is, when the laser scanner 11 irradiates the tunnel face T with the laser beam L once, the laser beam L is irradiated along the plane. Therefore, two-dimensional reflection intensity data is obtained from the tunnel face T.
図３は、３Ｄスキャナ１０を拡大して示す斜視図である。図２及び図３に示されるように、３Ｄスキャナ１０は、３Ｄスキャナ１０を支持する支持脚１４と、支持脚１４の上方に位置する制御部１５と、制御部１５の上方で左右両側に延びる棒状の第１支持部１６と、第１支持部１６の両側それぞれから上方に延びる第２支持部１７と、を備える。 FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the 3D scanner 10. As shown in FIGS. 2 and 3, the 3D scanner 10 extends to the left and right sides above the control unit 15, a support leg 14 that supports the 3D scanner 10, a control unit 15 located above the support leg 14, and the control unit 15. A rod-shaped first support portion 16 and a second support portion 17 extending upward from both sides of the first support portion 16 are provided.
更に、３Ｄスキャナ１０は、レーザスキャナ１１を回転するモータ１２と、各第２支持部１７に取り付けられた視準部材１３とを備える。モータ１２は、例えば、レーザスキャナ１１に直接取り付けられており、レーザスキャナ１１をレーザ光Ｌの照射面に交差する方向に回転させる。図４に示されるように、トンネル切羽Ｔとレーザスキャナ１１とを結ぶ直線を直線Ａとすると、モータ１２は、直線Ａを中心軸としてレーザスキャナ１１を回転させる。このレーザスキャナ１１の回転、及びレーザスキャナ１１からのレーザ光Ｌの照射を繰り返すことにより、トンネル切羽Ｔ全体から３次元的にレーザ光Ｌの反射強度のデータを取得する。 Furthermore, the 3D scanner 10 includes a motor 12 that rotates the laser scanner 11 and a collimation member 13 that is attached to each second support portion 17. For example, the motor 12 is directly attached to the laser scanner 11 and rotates the laser scanner 11 in a direction intersecting the irradiation surface of the laser light L. As shown in FIG. 4, when a straight line connecting the tunnel face T and the laser scanner 11 is a straight line A, the motor 12 rotates the laser scanner 11 about the straight line A as a central axis. By repeating the rotation of the laser scanner 11 and the irradiation of the laser light L from the laser scanner 11, data on the reflection intensity of the laser light L is acquired three-dimensionally from the entire tunnel face T.
図２及び図３に示されるように、視準部材１３は、絶対座標が既知となっている計測器であるトータルステーションＳによって視準される。視準部材１３は、例えば、プリズムであるが、反射ミラー又は反射シール等、プリズム以外の反射部材であってもよい。複数の視準部材１３はレーザスキャナ１１に隣接して設けられる。トータルステーションＳは、測距光Ｂを各視準部材１３に照射すると共に、各視準部材１３から測距光Ｂの反射光を受光する。トータルステーションＳが複数の視準部材１３のそれぞれから反射光を受光することにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標が定められる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the collimating member 13 is collimated by a total station S which is a measuring instrument whose absolute coordinates are known. The collimating member 13 is, for example, a prism, but may be a reflecting member other than a prism, such as a reflecting mirror or a reflecting seal. The plurality of collimating members 13 are provided adjacent to the laser scanner 11. The total station S irradiates each collimation member 13 with the ranging light B and receives the reflected light of the ranging light B from each collimation member 13. When the total station S receives reflected light from each of the plurality of collimating members 13, absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin are determined.
例えば、２つの視準部材１３は、レーザスキャナ１１の左右両側に配置されており、レーザスキャナ１１に対して対称となる位置に配置されている。これにより、視準部材１３のバランスのよい配置が可能となる。また、２つの視準部材１３の間の距離は、誤差等を抑えることができるので、長い方が好ましい。各視準部材１３は、鉛直方向に延びる第２支持部１７のそれぞれに取り付けられており、各第２支持部１７の下端は第１支持部１６に固定されている。 For example, the two collimation members 13 are arranged on both the left and right sides of the laser scanner 11 and are arranged at positions symmetrical to the laser scanner 11. Thereby, the arrangement | positioning with sufficient balance of the collimation member 13 is attained. Also, the distance between the two collimating members 13 is preferably long because errors and the like can be suppressed. Each collimation member 13 is attached to each of the second support portions 17 extending in the vertical direction, and the lower end of each second support portion 17 is fixed to the first support portion 16.
第１支持部１６は、水平方向に延びるように配置されており、第１支持部１６の中央の下部に制御部１５が設けられる。制御部１５は、例えば、レーザスキャナ１１及びモータ１２に電気的に接続された制御ボックスであり、モータ１２によるレーザスキャナ１１の駆動を制御する。制御部１５には、例えば、スイッチ及び操作ボタンが設けられており、これらのスイッチ等が操作されることによって、レーザスキャナ１１の各部の動作が制御される。 The first support portion 16 is disposed so as to extend in the horizontal direction, and the control portion 15 is provided at a lower portion in the center of the first support portion 16. The control unit 15 is, for example, a control box that is electrically connected to the laser scanner 11 and the motor 12, and controls the driving of the laser scanner 11 by the motor 12. For example, the control unit 15 is provided with switches and operation buttons, and the operation of each unit of the laser scanner 11 is controlled by operating these switches.
図１に示されるように、算出部２０は、カメラ２、３Ｄスキャナ１０及び表示部３０と通信可能とされている。算出部２０は、カメラ２によって取得されたトンネル切羽Ｔの撮影画像のデジタルデータを受信すると共に、レーザスキャナ１１によって取得されたレーザ光Ｌの反射強度のデジタルデータを受信する。算出部２０は、画像解析部２１、点数算出部２２、重み付け係数設定部２３及び判定部２４を備える。 As shown in FIG. 1, the calculation unit 20 can communicate with the camera 2, the 3D scanner 10, and the display unit 30. The calculation unit 20 receives digital data of the captured image of the tunnel face T acquired by the camera 2 and also receives digital data of the reflection intensity of the laser light L acquired by the laser scanner 11. The calculation unit 20 includes an image analysis unit 21, a score calculation unit 22, a weighting coefficient setting unit 23, and a determination unit 24.
算出部２０は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。算出部２０の各機能は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって実現される。 The calculation unit 20 is, for example, a general-purpose personal computer, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Each function of the calculation unit 20 is realized by loading a program stored in the ROM into the RAM and executing it by the CPU.
画像解析部２１は、トンネル切羽Ｔのカメラ画像Ｄ１、及びレーザ光Ｌの反射強度の分布を示す画像Ｄ２を生成する。画像解析部２１が生成するカメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２は、例えば図５及び図６に示されるように色彩の濃淡によって表される。カメラ画像Ｄ１はカメラ２の撮影画像から生成される。カメラ画像Ｄ１は、赤みを示すＡ値、及び黄色みを示すＢ値を有する。画像Ｄ２は、レーザ光Ｌの反射強度が色彩に変換された画像である。図５及び図６では、色彩が濃いほど、トンネル切羽Ｔの色彩が、変質が進行している色彩であることを示している。画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に対し、前述した絶対座標の紐付けを行う。 The image analysis unit 21 generates a camera image D1 of the tunnel face T and an image D2 showing the distribution of the reflection intensity of the laser light L. The camera image D1 and the image D2 generated by the image analysis unit 21 are represented by shades of color as shown in FIGS. 5 and 6, for example. The camera image D1 is generated from the captured image of the camera 2. The camera image D1 has an A value indicating redness and a B value indicating yellowness. The image D2 is an image obtained by converting the reflection intensity of the laser light L into a color. 5 and 6, it is shown that the darker the color, the more the color of the tunnel face T is a color that is undergoing alteration. The image analysis unit 21 associates the absolute coordinates described above with the camera image D1 and the image D2.
画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれを分割する。図５及び図６に示される例において、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２は、トンネル切羽Ｔの上側部分Ｔ１、トンネル切羽Ｔの左側部分Ｔ２、及びトンネル切羽Ｔの右側部分Ｔ３に三分割されている。但し、各画像に対する分割の態様及び分割数については、適宜変更可能である。また、図６において、画像Ｄ２の色が薄い部分はレーザ光Ｌの反射強度が強い部分を示しており、画像Ｄ２の色が濃い部分はレーザ光Ｌの反射強度が弱い部分を示している。なお、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に表示される色彩については適宜変更可能である。 The image analysis unit 21 divides each of the camera image D1 and the image D2. In the example shown in FIGS. 5 and 6, the camera image D1 and the image D2 are divided into three parts: an upper part T1 of the tunnel face T, a left part T2 of the tunnel face T, and a right part T3 of the tunnel face T. However, the division mode and the number of divisions for each image can be changed as appropriate. In FIG. 6, a light-colored portion of the image D2 indicates a portion where the reflection intensity of the laser light L is strong, and a dark-colored portion of the image D2 indicates a portion where the reflection intensity of the laser light L is weak. Note that the colors displayed in the camera image D1 and the image D2 can be appropriately changed.
点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれに対し、点数を算出する。点数算出部２２は、例えば、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のそれぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。本実施形態では、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３のそれぞれに対して点数を算出する。ここで「点数」とは、変質度を数値化したときの値を示しており、「点数」が高いほど変質度が高いことを示し、「点数」が低いほど変質度が低いことを示している。 The score calculation unit 22 calculates a score for each of the camera image D1 and the image D2. For example, the score calculation unit 22 calculates a score for each area divided in each of the camera image D1 and the image D2. In the present embodiment, points are calculated for each of the upper portion T1, the left portion T2, and the right portion T3. Here, the “score” indicates the value when the degree of alteration is digitized. The higher the “score”, the higher the degree of alteration, and the lower the “score”, the lower the degree of alteration. Yes.
点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２それぞれのピクセルごとに色彩を数値化する。点数算出部２２は、各ピクセルに対し、変質度が高い色彩であるときに大きい数値を設定し、変質度が低い色彩であるときに小さい数値を設定する。変質度と色彩との関係は、予め算出部２０のデータベースに記憶されている。点数算出部２２は、各ピクセルに対して数値を設定した後、分割された領域（上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３のそれぞれ）の全体における当該数値の平均値を点数として算出する。 The score calculation unit 22 digitizes the color for each pixel of the camera image D1 and the image D2. The score calculation unit 22 sets a large numerical value for each pixel when the color has a high degree of alteration, and sets a small numerical value when the color has a low degree of alteration. The relationship between the degree of alteration and the color is stored in advance in the database of the calculation unit 20. The score calculation unit 22 sets a numerical value for each pixel, and then calculates an average value of the numerical values as a score in the entire divided region (each of the upper part T1, the left part T2, and the right part T3).
図５に示されるカメラ画像Ｄ１の例では、上側部分Ｔ１が５点、左側部分Ｔ２が０点、右側部分Ｔ３が３点、とされている。図６に示される画像Ｄ２の例では、上側部分Ｔ１が７点、左側部分Ｔ２が４点、右側部分Ｔ３が３点、とされている。カメラ画像Ｄ１における点数は、点数化されたトンネル切羽Ｔの色度に相当し、画像Ｄ２における点数は、点数化されたレーザ光Ｌの反射強度に相当する。 In the example of the camera image D1 shown in FIG. 5, the upper portion T1 has 5 points, the left portion T2 has 0 points, and the right portion T3 has 3 points. In the example of the image D2 shown in FIG. 6, the upper portion T1 has 7 points, the left portion T2 has 4 points, and the right portion T3 has 3 points. The score in the camera image D1 corresponds to the scored chromaticity of the tunnel face T, and the score in the image D2 corresponds to the reflected intensity of the scored laser beam L.
重み付け係数設定部２３は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２のどちらを優先するかを選択するための重み付け係数を設定する。重み付け係数は、例えば、カメラ画像Ｄ１の優先度を示す第１重み付け係数ｔ、及び画像Ｄ２の優先度を示す第２重み付け係数ｋを含む。重み付け係数設定部２３は、例えば、表示部３０に重み付け係数設定画面を表示し、この重み付け係数設定画面から第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋが設定される。 The weighting coefficient setting unit 23 sets a weighting coefficient for selecting which of the camera image D1 and the image D2 has priority. The weighting coefficient includes, for example, a first weighting coefficient t indicating the priority of the camera image D1 and a second weighting coefficient k indicating the priority of the image D2. For example, the weighting coefficient setting unit 23 displays a weighting coefficient setting screen on the display unit 30, and the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k are set from the weighting coefficient setting screen.
判定部２４は、点数算出部２２が算出した点数と、重み付け係数設定部２３で設定された第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋと、からトンネル切羽Ｔの変質度を算出する。判定部２４は、分割された領域ごと（例えば上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごと）に点数を算出する。判定部２４は、例えば、点数化されたカメラ画像Ｄ１の色度、及び第１重み付け係数ｔの積、並びに、点数化された画像Ｄ２の反射強度、及び第２重み付け係数ｋの積から変質度を算出する。具体例として、判定部２４は、上側部分Ｔ１の変質度を、５×ｔ＋７×ｋとして算出し、左側部分Ｔ２の変質度を、０×ｔ＋４×ｋとして算出し、右側部分Ｔ３の変質度を、３×ｔ＋３×ｋとして算出する。 The determination unit 24 calculates the degree of alteration of the tunnel face T from the score calculated by the score calculation unit 22 and the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k set by the weighting coefficient setting unit 23. The determination unit 24 calculates a score for each divided area (for example, for each of the upper part T1, the left part T2, and the right part T3). For example, the determination unit 24 determines the degree of alteration from the product of the chromaticity of the scored camera image D1 and the first weighting factor t, and the product of the reflection intensity of the scored image D2 and the second weighting factor k. Is calculated. As a specific example, the determination unit 24 calculates the alteration degree of the upper portion T1 as 5 × t + 7 × k, calculates the alteration degree of the left portion T2 as 0 × t + 4 × k, and sets the alteration degree of the right portion T3. Calculated as 3 × t + 3 × k.
表示部３０は、例えば、パーソナルコンピュータのディスプレイであってもよいし、タブレット端末であってもよいし、携帯端末であってもよい。表示部３０は、算出部２０が算出した変質度を表示可能なディスプレイであれば、種々の表示機器を用いることが可能である。表示部３０は、算出部２０によって算出された変質度を表示する。表示部３０は、判定部２４が算出した変質度（例えば、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごとに算出された数値）を表示してもよい。また、表示部３０は、判定部２４が算出した変質度と共に、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２を表示してもよい。表示部３０が分割された領域ごと（上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごと）に変質度を表示することにより、現場作業者等は一目でトンネル切羽Ｔの変質度を把握することが可能となる。 The display unit 30 may be, for example, a personal computer display, a tablet terminal, or a portable terminal. The display unit 30 may use various display devices as long as the display unit 30 can display the degree of alteration calculated by the calculation unit 20. The display unit 30 displays the degree of alteration calculated by the calculation unit 20. The display unit 30 may display the degree of alteration calculated by the determination unit 24 (for example, numerical values calculated for each of the upper part T1, the left part T2, and the right part T3). The display unit 30 may display the camera image D1 and the image D2 together with the degree of alteration calculated by the determination unit 24. By displaying the degree of alteration for each divided region (upper portion T1, left portion T2, and right portion T3), the site workers can grasp the alteration degree of the tunnel face T at a glance. It becomes possible.
次に、図７を参照しながら本実施形態に係る岩盤の評価方法について説明する。図７は、岩盤の評価システム１を用いた評価方法の一例を示すフローチャートである。以下では、トンネル切羽Ｔの変質度を評価する例について説明する。まず、カメラ２でトンネル切羽Ｔを撮影し、カメラ２によってトンネル切羽Ｔの撮影画像を取得する（ステップＳ１）。 Next, a method for evaluating a rock according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of an evaluation method using the rock mass evaluation system 1. Below, the example which evaluates the quality change of the tunnel face T is demonstrated. First, the tunnel face T is photographed by the camera 2, and a photographed image of the tunnel face T is acquired by the camera 2 (step S1).
一方、トンネル切羽Ｔに対向する位置に３Ｄスキャナ１０を配置する（ステップＳ２）。このとき、水準儀でレーザスキャナ１１のレーザ光Ｌの照射方向が水平になるようにレーザスキャナ１１の水平度を確保してもよい。また、トータルステーションＳから各視準部材１３に測距光Ｂを照射すると共に、各視準部材１３から測距光Ｂの反射光をトータルステーションＳが受けることにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標を定める（ステップＳ３、絶対座標を定める工程）。その後、レーザスキャナ１１からトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射し、トンネル切羽Ｔからレーザ光Ｌの反射強度を取得する（ステップＳ４、反射強度を取得する工程）。 On the other hand, the 3D scanner 10 is arranged at a position facing the tunnel face T (step S2). At this time, the level of the laser scanner 11 may be ensured so that the irradiation direction of the laser light L of the laser scanner 11 is horizontal with a standard. The total station S irradiates each collimation member 13 with the ranging light B and receives the reflected light of the ranging light B from each collimation member 13 so that the position of the laser scanner 11 is the origin. Absolute coordinates are determined (step S3, step of determining absolute coordinates). Thereafter, the laser face L is irradiated from the laser scanner 11 to the tunnel face T, and the reflection intensity of the laser light L is obtained from the tunnel face T (step S4, step of obtaining the reflection intensity).
レーザスキャナ１１は、例えば、２次元レーザスキャナであるため、反射強度を２次元レーザスキャナで取得した後には、モータ１２がレーザスキャナ１１を回転させる。このとき、レーザスキャナ１１は、トンネル切羽Ｔとレーザスキャナ１１とを結ぶ直線Ａを軸としてレーザスキャナ１１を回転する（レーザスキャナを回転させる工程）。このようにレーザスキャナ１１の回転、及びレーザスキャナ１１の反射強度の取得、を繰り返すことにより、トンネル切羽Ｔ全体から反射強度を取得する。 Since the laser scanner 11 is, for example, a two-dimensional laser scanner, the motor 12 rotates the laser scanner 11 after the reflection intensity is acquired by the two-dimensional laser scanner. At this time, the laser scanner 11 rotates the laser scanner 11 about the straight line A connecting the tunnel face T and the laser scanner 11 (step of rotating the laser scanner). Thus, the reflection intensity is acquired from the entire tunnel face T by repeating the rotation of the laser scanner 11 and the acquisition of the reflection intensity of the laser scanner 11.
例えば、カメラ２の撮影画像は算出部２０に出力されると共に、レーザスキャナ１１が取得した反射強度は算出部２０に出力される。画像解析部２１は、カメラ２の撮影画像から、複数の領域（例えば上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３）に分割されたカメラ画像Ｄ１を生成する（ステップＳ５、カメラ画像を取得する工程）。 For example, the captured image of the camera 2 is output to the calculation unit 20, and the reflection intensity acquired by the laser scanner 11 is output to the calculation unit 20. The image analysis unit 21 generates a camera image D1 divided into a plurality of regions (for example, the upper portion T1, the left portion T2, and the right portion T3) from the captured image of the camera 2 (step S5, step of acquiring a camera image) ).
画像解析部２１は、レーザ光Ｌの反射強度を色彩に変換して画像Ｄ２を生成する。画像解析部２１は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２に対し、予め定めた絶対座標の紐付けを行う（カメラ画像に紐付けする工程）。次に、点数算出部２２が、カメラ画像Ｄ１のａ値及びｂ値からカメラ画像Ｄ１の色度を点数化する（ステップＳ６、色度を点数化する工程）と共に、レーザ光Ｌの反射強度を点数化する（反射強度を点数化する工程）。このとき、点数算出部２２は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２それぞれにおいて分割された領域ごとに点数を算出する。 The image analysis unit 21 converts the reflection intensity of the laser light L into a color and generates an image D2. The image analysis unit 21 associates predetermined absolute coordinates with the camera image D1 and the image D2 (step of associating with the camera image). Next, the score calculation unit 22 scores the chromaticity of the camera image D1 from the a value and the b value of the camera image D1 (Step S6, the process of scoring the chromaticity), and the reflection intensity of the laser light L is also calculated. A score is obtained (a step of scoring the reflection intensity). At this time, the score calculation unit 22 calculates the score for each area divided in each of the camera image D1 and the image D2.
次に、重み付け係数設定部２３により、カメラ画像Ｄ１の優先度を示す第１重み付け係数ｔ、及び画像Ｄ２の優先度を示す第２重み付け係数ｋを設定する（重み付け係数を設定する工程）。このとき、地質技術者等がキャリブレーションを行いながら第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを設定してもよい。また、トンネル切羽Ｔの岩種等が既知である場合には、算出部２０のデータベースに予め保持された第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを設定してもよい。 Next, the weighting coefficient setting unit 23 sets a first weighting coefficient t indicating the priority of the camera image D1 and a second weighting coefficient k indicating the priority of the image D2 (step of setting a weighting coefficient). At this time, the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k may be set while a geological engineer or the like performs calibration. In addition, when the rock type of the tunnel face T is known, the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k stored in advance in the database of the calculation unit 20 may be set.
続いて、判定部２４がトンネル切羽Ｔの変質度を算出する（ステップＳ７、変質度を算出する工程）。判定部２４は、例えば、点数算出部２２によって点数化された色度と第１重み付け係数ｔの積、及び、点数算出部２２によって点数化された反射強度と第２重み付け係数ｋの積、の和をトンネル切羽Ｔの変質度として算出する。 Subsequently, the determination unit 24 calculates the degree of alteration of the tunnel face T (step S7, step of calculating the degree of alteration). The determination unit 24 is, for example, the product of the chromaticity scored by the score calculation unit 22 and the first weighting coefficient t, and the product of the reflection intensity scored by the score calculation unit 22 and the second weighting coefficient k. The sum is calculated as the degree of alteration of the tunnel face T.
そして、表示部３０がトンネル切羽Ｔの変質度を表示する（ステップＳ８、変質度を表示する工程）。このとき、表示部３０は、上側部分Ｔ１、左側部分Ｔ２及び右側部分Ｔ３ごとに変質度を表示してもよい。また、表示部３０は、カメラ画像Ｄ１及び画像Ｄ２と共に変質度を表示してもよい。以上のように表示部３０がトンネル切羽Ｔの変質度を表示して、一連の工程が完了する。 Then, the display unit 30 displays the degree of alteration of the tunnel face T (step S8, step of displaying the degree of alteration). At this time, the display unit 30 may display the degree of alteration for each of the upper part T1, the left part T2, and the right part T3. The display unit 30 may display the degree of alteration together with the camera image D1 and the image D2. As described above, the display unit 30 displays the degree of alteration of the tunnel face T, and a series of steps is completed.
次に、本実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システム１から得られる作用効果について説明する。 Next, the effect obtained from the evaluation method and the evaluation system 1 of the rock according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る評価方法及び評価システム１では、カメラ画像Ｄ１を取得すると共に、図２に示されるように、レーザスキャナ１１からトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射してトンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を取得する。そして、レーザ光Ｌの反射強度、カメラ画像Ｄ１の赤みを示すａ値、及びカメラ画像Ｄ１の黄色みを示すｂ値からトンネル切羽Ｔの変質度を算出する。よって、変質度を算出するときに、明度（Ｌ値）に代えて、レーザ光Ｌの反射強度を用いている。レーザ光Ｌの反射強度は、トンネル切羽Ｔの周辺に位置する照明等の明るさの影響を受けない。従って、明度に代えてレーザ光Ｌの反射強度を取得することにより、トンネル切羽Ｔ周辺の明るさの影響を排除することができる。よって、明度の影響を受けないようにすることができるので、明るさの影響が排除された変質度の情報を高精度に取得することができる。 In the evaluation method and evaluation system 1 according to the present embodiment, the camera image D1 is acquired, and the laser beam L is irradiated from the laser scanner 11 to the tunnel face T as shown in FIG. The reflection intensity of the light L is acquired. Then, the degree of alteration of the tunnel face T is calculated from the reflection intensity of the laser light L, the a value indicating redness of the camera image D1, and the b value indicating yellowness of the camera image D1. Therefore, when calculating the degree of alteration, the reflection intensity of the laser light L is used instead of the lightness (L value). The reflection intensity of the laser light L is not affected by the brightness of illumination or the like located around the tunnel face T. Therefore, by acquiring the reflection intensity of the laser light L instead of the brightness, the influence of the brightness around the tunnel face T can be eliminated. Therefore, since it is possible to prevent the influence of the brightness, the information on the degree of alteration from which the influence of the brightness is eliminated can be acquired with high accuracy.
また、レーザスキャナ１１は、２次元レーザスキャナであり、反射強度を取得する工程では、２次元レーザスキャナからトンネル切羽Ｔにレーザ光Ｌを照射して、トンネル切羽Ｔからのレーザ光Ｌの反射強度を２次元レーザスキャナで取得する工程と、トンネル切羽Ｔと２次元レーザスキャナとを結ぶ直線Ａを軸として２次元レーザスキャナを回転させる工程と、を繰り返す。２次元レーザスキャナであるレーザスキャナ１１を回転させながら反射強度を取得することにより、トンネル切羽Ｔの全ての領域から反射強度を十分に取得することができる。よって、構成が簡易な２次元レーザスキャナから十分な反射強度のデータが得られるので、レーザスキャナ１１の構成を簡易にすることができると共に変質度を高精度に算出することができる。 The laser scanner 11 is a two-dimensional laser scanner. In the step of obtaining the reflection intensity, the laser beam L is irradiated from the two-dimensional laser scanner to the tunnel face T, and the reflection intensity of the laser light L from the tunnel face T is reflected. The step of acquiring the image with a two-dimensional laser scanner and the step of rotating the two-dimensional laser scanner about a straight line A connecting the tunnel face T and the two-dimensional laser scanner are repeated. By acquiring the reflection intensity while rotating the laser scanner 11 that is a two-dimensional laser scanner, the reflection intensity can be sufficiently acquired from all the areas of the tunnel face T. Therefore, since sufficient reflection intensity data can be obtained from a two-dimensional laser scanner with a simple configuration, the configuration of the laser scanner 11 can be simplified and the degree of alteration can be calculated with high accuracy.
また、前述した評価方法は、レーザスキャナ１１に隣接して配置された複数の視準部材１３を視準することにより、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標を定める工程を備える。よって、定めた絶対座標を基に、トンネル切羽Ｔにおける反射強度の分布を取得することができる。従って、トンネル切羽Ｔから反射強度の情報を十分に取得することができるので、トンネル切羽Ｔの変質度を高精度に算出することができる。 The evaluation method described above includes a step of determining absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin by collimating a plurality of collimating members 13 arranged adjacent to the laser scanner 11. Therefore, the distribution of the reflection intensity at the tunnel face T can be acquired based on the determined absolute coordinates. Accordingly, since the information on the reflection intensity can be sufficiently obtained from the tunnel face T, the degree of alteration of the tunnel face T can be calculated with high accuracy.
また、トンネル切羽Ｔの変質度を算出する工程は、ａ値及びｂ値からカメラ画像Ｄ１の色度を点数化する工程と、反射強度を点数化する工程と、点数化した色度、及び第１重み付け係数ｔの値の積、並びに、点数化した反射強度、及び第２重み付け係数ｋの積から変質度を算出する工程と、を備える。よって、第１重み付け係数ｔ及び第２重み付け係数ｋを備えることにより、色度及び反射強度のどちらを優先させるかを設定することができる。 Further, the step of calculating the degree of alteration of the tunnel face T includes the step of scoring the chromaticity of the camera image D1 from the a value and the b value, the step of scoring the reflection intensity, the scoring chromaticity, Calculating the degree of alteration from the product of the value of the 1 weighting coefficient t, the scored reflection intensity, and the product of the second weighting coefficient k. Therefore, by providing the first weighting coefficient t and the second weighting coefficient k, it is possible to set which of chromaticity and reflection intensity is prioritized.
例えば、熱水変質を受けているトンネル切羽Ｔを評価する場合には、第２重み付け係数ｋを大きくして反射強度の影響を大きくすることができると共に、地表面近くの赤茶けたトンネル切羽Ｔを評価する場合には、第１重み付け係数ｔを大きくして色度の影響を大きくすることができる。よって、トンネル切羽Ｔの岩種と変質の仕方に応じて重み付けを変えることができるので、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 For example, when evaluating a tunnel face T subjected to hydrothermal alteration, the influence of the reflection intensity can be increased by increasing the second weighting coefficient k, and the reddish tunnel face T near the ground surface can be increased. When evaluating, the influence of chromaticity can be increased by increasing the first weighting coefficient t. Therefore, since weighting can be changed according to the rock type of the tunnel face T and the manner of alteration, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.
また、前述した評価方法は、レーザスキャナ１１の位置を原点とした絶対座標をカメラ画像Ｄ１に紐付ける工程を備える。よって、カメラ画像Ｄ１の座標を絶対座標に紐付けることにより、カメラ画像Ｄ１と反射強度の画像Ｄ２とで座標を共通にすることができる。従って、変質度の算出をより高精度に行うことができる。 Further, the evaluation method described above includes a step of associating absolute coordinates with the position of the laser scanner 11 as the origin to the camera image D1. Therefore, by associating the coordinates of the camera image D1 with the absolute coordinates, the camera image D1 and the reflection intensity image D2 can have the same coordinates. Therefore, the degree of alteration can be calculated with higher accuracy.
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムについて図８を参照しながら説明する。第２実施形態に係る評価方法及び評価システムは、画像の表示態様が第１実施形態と異なっている。以降では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a rock mass evaluation method and evaluation system according to a second embodiment will be described with reference to FIG. The evaluation method and the evaluation system according to the second embodiment are different from the first embodiment in the image display mode. Henceforth, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted suitably.
図８に示されるように、第２実施形態に係る評価システムの算出部は、反射強度を示す複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を生成して地質展開図Ｍを表示する。トンネルの掘削は、トンネル切羽Ｔに複数の孔を形成し、形成した孔に爆薬を装填してトンネルを***することによって行われる。このトンネルの***及びトンネル切羽Ｔの変質度の算出を繰り返すことによって、トンネルの進行方向Ｘに沿った複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を生成する。第２実施形態に係るトンネル切羽Ｔの評価方法では、***後のトンネル切羽Ｔからレーザ光Ｌの反射強度の分布を取得して、画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３をトンネルの進行方向Ｘに沿って複数並べることにより地質展開図Ｍを表示部３０に表示する（地質展開図を生成する工程）。 As shown in FIG. 8, the calculation unit of the evaluation system according to the second embodiment generates a plurality of images D21, D22, and D23 indicating the reflection intensity and displays the geological development map M. Tunnel excavation is performed by forming a plurality of holes in the tunnel face T, loading the formed holes with explosives, and blasting the tunnel. A plurality of images D21, D22, D23 along the traveling direction X of the tunnel are generated by repeating this tunnel blasting and the calculation of the degree of alteration of the tunnel face T. In the evaluation method of the tunnel face T according to the second embodiment, the distribution of the reflection intensity of the laser light L is acquired from the tunnel face T after the blasting, and a plurality of images D21, D22, D23 are obtained along the traveling direction X of the tunnel. The geological development map M is displayed on the display unit 30 by arranging them (step of generating a geological development map).
第２実施形態に係る岩盤の評価方法及び評価システムは、反射強度を取得する工程の後に、トンネル切羽Ｔの反射強度の分布を示す複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を並べて地質展開図Ｍを生成する工程を備える。よって、岩盤の複数の箇所（トンネルの進行方向Ｘに沿った複数の箇所）における反射強度の情報を複数の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３として取得することができるので、反射強度のデータをより把握しやすい態様で表示することができる。また、反射強度、及び重ね合わせた画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３が絶対座標を持つこと、により３次元展開の管理（ＣＩＭ；Construction Information Modeling）が可能となる。 The rock mass evaluation method and evaluation system according to the second embodiment generates a geological development map M by arranging a plurality of images D21, D22, and D23 showing the distribution of the reflection intensity of the tunnel face T after the step of acquiring the reflection intensity. The process of carrying out is provided. Therefore, since the information of the reflection intensity at a plurality of locations (a plurality of locations along the traveling direction X of the tunnel) of the bedrock can be acquired as a plurality of images D21, D22, D23, the data of the reflection strength can be grasped more. It can be displayed in an easy manner. Further, since the reflected intensity and the superimposed images D21, D22, and D23 have absolute coordinates, management of three-dimensional development (CIM; Construction Information Modeling) becomes possible.
以上、本発明に係る岩盤の評価方法及び評価システムの実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、評価方法を構成する各工程の内容及び順序、並びに、評価システムの各部の構成については、前述の各実施形態の内容に限られず適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of the evaluation method and evaluation system of the rock mass concerning this invention was described, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range which does not change the summary described in each claim It may be modified or applied to others. That is, the contents and order of each process constituting the evaluation method and the structure of each part of the evaluation system are not limited to the contents of the above-described embodiments and can be appropriately changed.
例えば、前述の実施形態では、レーザスキャナ１１に対して対称に配置された２つの視準部材１３を備える３Ｄスキャナ１０について説明した。しかしながら、３Ｄスキャナの構成は適宜変更可能である。例えば、視準部材の数は、３つ以上であってもよい。また、視準部材の場所は、レーザスキャナ１１の左右両側でなくてもよく適宜変更可能である。更に、レーザスキャナは、３次元レーザスキャナであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the 3D scanner 10 including the two collimation members 13 arranged symmetrically with respect to the laser scanner 11 has been described. However, the configuration of the 3D scanner can be changed as appropriate. For example, the number of collimating members may be three or more. Further, the location of the collimating member need not be on both the left and right sides of the laser scanner 11 and can be changed as appropriate. Further, the laser scanner may be a three-dimensional laser scanner.
また、前述の第２実施形態では、トンネルの***の度に変質度を算出し、***の度に露出したトンネル切羽Ｔの画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を並べて地質展開図Ｍを生成した。しかしながら、評価システムは、複数枚の画像Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３の間のデータを補完してもよく、例えば、トンネルの進行方向Ｘに連続した反射強度の分布データを表示してもよい。 In the second embodiment described above, the degree of alteration is calculated every time the tunnel is blown up, and the geological development map M is generated by arranging the images D21, D22, and D23 of the tunnel face T exposed every time the tunnel is blown up. However, the evaluation system may supplement data between the plurality of images D21, D22, and D23, and may display, for example, distribution data of reflection intensity that is continuous in the traveling direction X of the tunnel.
また、前述の実施形態では、評価方法及び評価システム１の評価対象がトンネル切羽Ｔである例について説明した。しかしながら、評価方法及び評価システムは、ダムの堤体等、他の岩盤にも適用可能である。 Moreover, in the above-described embodiment, the example in which the evaluation target of the evaluation method and the evaluation system 1 is the tunnel face T has been described. However, the evaluation method and the evaluation system can be applied to other rocks such as a dam body.
１…評価システム、２…カメラ、１０…３Ｄスキャナ、１１…レーザスキャナ、１２…モータ、１３…視準部材、１４…支持脚、１５…制御部、１６…第１支持部、１７…第２支持部、２０…算出部、２１…画像解析部、２２…点数算出部、２３…重み付け係数設定部、２４…判定部、３０…表示部、Ａ…直線、Ｂ…測距光、Ｄ１…カメラ画像、Ｄ２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３…画像、Ｌ…レーザ光、Ｍ…地質展開図、Ｓ…トータルステーション、Ｔ…トンネル切羽（岩盤）、Ｔ１…上側部分、Ｔ２…左側部分、Ｔ３…右側部分、ｔ…第１重み付け係数、ｋ…第２重み付け係数、Ｘ…進行方向。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Evaluation system, 2 ... Camera, 10 ... 3D scanner, 11 ... Laser scanner, 12 ... Motor, 13 ... Collimating member, 14 ... Supporting leg, 15 ... Control part, 16 ... 1st support part, 17 ... 2nd Support unit, 20 ... calculation unit, 21 ... image analysis unit, 22 ... score calculation unit, 23 ... weighting coefficient setting unit, 24 ... determination unit, 30 ... display unit, A ... straight line, B ... ranging light, D1 ... camera Image, D2, D21, D22, D23 ... Image, L ... Laser light, M ... Geological development, S ... Total station, T ... Tunnel face (rock), T1 ... Upper part, T2 ... Left part, T3 ... Right part, t: first weighting coefficient, k: second weighting coefficient, X: traveling direction.
Claims (6)
前記岩盤をカメラで撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得する工程と、
前記岩盤にレーザスキャナからレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得する工程と、
前記カメラ画像の赤みを示すａ値、前記カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する工程と、
を備える評価方法。 An evaluation method for evaluating a bedrock,
Photographing the rock mass with a camera to obtain a camera image of the rock mass;
Irradiating the bedrock with a laser beam from a laser scanner to obtain the reflection intensity of the laser beam from the bedrock;
Calculating the degree of alteration of the rock mass from the a value indicating redness of the camera image, the b value indicating yellowness of the camera image, and the reflection intensity;
An evaluation method comprising:
請求項１に記載の評価方法。 Comprising collimating a plurality of collimating members disposed adjacent to the laser scanner to determine absolute coordinates with the position of the laser scanner as an origin,
The evaluation method according to claim 1.
前記岩盤の前記反射強度の分布を示す複数の画像を並べて地質展開図を生成する工程を備える、
請求項１又は２に記載の評価方法。 After the step of obtaining the reflection intensity,
Including a step of arranging a plurality of images showing the reflection intensity distribution of the bedrock to generate a geological development map,
The evaluation method according to claim 1 or 2.
前記ａ値及び前記ｂ値から前記カメラ画像の色度を点数化する工程と、
前記反射強度を点数化する工程と、
点数化した前記色度、及び第１重み付け係数の積、並びに、点数化した前記反射強度、及び第２重み付け係数の積から前記変質度を算出する工程と、
を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の評価方法。 The step of calculating the degree of alteration of the rock is as follows:
Scoring the chromaticity of the camera image from the a value and the b value;
Scoring the reflection intensity;
Calculating the degree of alteration from the product of the scored chromaticity and the first weighting factor and the product of the scored reflection intensity and the second weighting factor;
The evaluation method as described in any one of Claims 1-3 provided with these.
請求項１〜４のいずれか一項に記載の評価方法。 A step of associating absolute coordinates with the position of the laser scanner as an origin to the camera image,
The evaluation method as described in any one of Claims 1-4.
前記岩盤を撮影して前記岩盤のカメラ画像を取得するカメラと、
前記岩盤にレーザ光を照射して前記岩盤からの前記レーザ光の反射強度を取得するレーザスキャナと、
前記カメラ画像の赤みを示すａ値、前記カメラ画像の黄色みを示すｂ値、及び前記反射強度から前記岩盤の変質度を算出する算出部と、
を備える評価システム。 An evaluation system for evaluating a rock mass,
A camera for photographing the rock and acquiring a camera image of the rock;
A laser scanner that irradiates the bedrock with laser light to obtain the reflection intensity of the laser light from the bedrock;
A calculation unit for calculating the degree of alteration of the rock mass from the a value indicating redness of the camera image, the b value indicating yellowness of the camera image, and the reflection intensity;
An evaluation system comprising:
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